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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김상섭
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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본 연구에서는 전도성, 열전도체, 경량의 고강도 금속기지 복합재 등 잠재적인 적용 가능성이 높은 탄소나노튜브를 이용하여 우수한 물리적, 기계적 특성을 갖는 금속기지 복합재를 만들기 위한 연구를 실시하였다. 금속기지 복합재를 만들기 위해서는 탄소나노튜브의 금속기지간의 밀도 차이와 젖음성 문제를 해결이 필요하다. 이를 해결하기 위해 탄소나노튜브 표면의 Cu 입자를 코팅고자 하였으며, 다양한 변수를 두어 탄소나노튜브 표면의 구리입자의 형상을 주사전자현미경(FESEM)을 이용하여 관찰하였으며, 또한 EDXS 분석으로 성분분석을 실시하였다.
Raw-CNT, 질산 처리 된 CNT, GAA(Glacial Acetic Acid) 처리 된 CNT, 질산과 GAA를 함께 처리 한 CNT를 이용하여 실험한 결과, 질산과 GAA를 함게 처리한 탄소나노튜브가 다른 기능화 처리된 CNT에 비해 비교적 분산이 잘 되었으며, 탄소나노튜브표면의 Cu 입자도 균일한 형태로 코팅되어진 것으로 보인다.
탄소나노튜브의 분산과 탄소나노튜브 표면의 C-C결합을 끊고 Cu 핵생성 위치를 증가시키기 위해 볼밀링을 실시하였다. 볼밀링은 시간을 변수로 두어 6시간, 12시간, 24시간으로 실시하였으며, 볼밀링 시간이 증가함에 따라 Cu의 석출량은 증가하였으나, Cu의 뭉침 현상이 일어남을 알 수 있었고, 12시간 볼밀을 한 경우, Cu 입자의 분산이 가장 용이하였다. 12시간 볼밀을 실시한 탄소나노튜브를 이용하여 다량의 Cu를 석출하기위해 앞에서 실시한 기능기 변수를 이용하여 실험한 결과, 볼밀링을 실시하기 전에 비해 구리와 탄소나노튜브의 분산이 비교적 잘 되었으며, 질산과 GAA처리를 함께 실시한 CNT를 이용하였을 경우 다른 조건에 비해 제일 균일한 것으로 보인다.
볼밀링과 기능화 처리에 따라 탄소나노튜브의 표면의 Cu 입자를 석출시킬 경우, pH에 따라 CuO/Cu2O와 같은 금속산화물이 석출될 수 있으므로, 이들의 석출을 억제하기 위해 황산을 이용하여 pH의 변수를 두어 Cu의 성분의 변화를 측정한 결과, pH의 농도가 2에서는 Cu2O의 석출이 적었지만, pH가 3, 4, 5로 증가할수록 Cu의 성분이 감소하고 O의 성분이 증가하여 Cu2O의 석출이 증가함을 알 수 있었다.
pH의 농도를 2, 볼밀의 시간을 12시간 고정하고 기능기 처리만을 변수로 두어 실험을 진행한 결과, 이전의 실험에 비해 Cu의 성분이 다량으로 증가하였고, O의 성분이 줄어들었음을 알 수 있었다. pH가 2로 고정될 경우 Cu2O의 석출이 적어지며, 볼밀링을 실시하여 탄소나노튜브 표면의 Cu 입자가 석출할 핵생성 위치의 증가로 인해 기존의 실험에 비해 Cu의 성분이 증가한 것으로 판단된다.
Raw-CNT, 질산 처리 된 CNT, GAA(Glacial Acetic Acid) 처리 된 CNT, 질산과 GAA를 함께 처리 한 CNT를 이용하여 실험한 결과, 질산과 GAA를 함게 처리한 탄소나노튜브가 다른 기능화 처리된 CNT에 비해 비교적 분산이 잘 되었으며, 탄소나노튜브표면의 Cu 입자도 균일한 형태로 코팅되어진 것으로 보인다.
탄소나노튜브의 분산과 탄소나노튜브 표면의 C-C결합을 끊고 Cu 핵생성 위치를 증가시키기 위해 볼밀링을 실시하였다. 볼밀링은 시간을 변수로 두어 6시간, 12시간, 24시간으로 실시하였으며, 볼밀링 시간이 증가함에 따라 Cu의 석출량은 증가하였으나, Cu의 뭉침 현상이 일어남을 알 수 있었고, 12시간 볼밀을 한 경우, Cu 입자의 분산이 가장 용이하였다. 12시간 볼밀을 실시한 탄소나노튜브를 이용하여 다량의 Cu를 석출하기위해 앞에서 실시한 기능기 변수를 이용하여 실험한 결과, 볼밀링을 실시하기 전에 비해 구리와 탄소나노튜브의 분산이 비교적 잘 되었으며, 질산과 GAA처리를 함께 실시한 CNT를 이용하였을 경우 다른 조건에 비해 제일 균일한 것으로 보인다.
볼밀링과 기능화 처리에 따라 탄소나노튜브의 표면의 Cu 입자를 석출시킬 경우, pH에 따라 CuO/Cu2O와 같은 금속산화물이 석출될 수 있으므로, 이들의 석출을 억제하기 위해 황산을 이용하여 pH의 변수를 두어 Cu의 성분의 변화를 측정한 결과, pH의 농도가 2에서는 Cu2O의 석출이 적었지만, pH가 3, 4, 5로 증가할수록 Cu의 성분이 감소하고 O의 성분이 증가하여 Cu2O의 석출이 증가함을 알 수 있었다.
pH의 농도를 2, 볼밀의 시간을 12시간 고정하고 기능기 처리만을 변수로 두어 실험을 진행한 결과, 이전의 실험에 비해 Cu의 성분이 다량으로 증가하였고, O의 성분이 줄어들었음을 알 수 있었다. pH가 2로 고정될 경우 Cu2O의 석출이 적어지며, 볼밀링을 실시하여 탄소나노튜브 표면의 Cu 입자가 석출할 핵생성 위치의 증가로 인해 기존의 실험에 비해 Cu의 성분이 증가한 것으로 판단된다.
목차
제 1장. 서 론 1제 2장. 이론적 배경 32-1. 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNTs) 32-1-1. 탄소나노튜브의 종류와 물성 32-2-2. 탄소나노튜브의 분산 62-2. 탄소나노튜브 연구 동향 72-2-1. 분말야금법(Powder matallergy)를 이용한 복합재 제조공정 72-2-2. 분자수준 혼합공정을 이용한 탄소나노튜브/금속 나노복합 분말의 신제조 공정 92-3. 시멘테이션(Cementation) 112-3-1. pH 농도가 Cu 석출에 미치는 영향 13제 3장. 실험 방법 153-1. 탄소나노튜브 전처리 153-1-1. 질산(Nitric acid)용액을 이용한 기능화 처리 153-1-2. GAA(Glacial Acetic Acid)용액에 의한 기능화 처리 163-1-3. 볼밀링(Ball-milling) 처리 173-2. 시멘테이션(Cementation)법에 의한 구리입자 코팅 183-3. 형상 및 성분 분석 19제 4장. 결과 및 고찰 204-1. 기능화 처리에 의한 탄소나노튜브의 정제 및 기능화 204-2. 금속치환법에 의한 탄소나노튜브 코팅 234-2-1. 용매 및 용질의 종류에 따른 금속치환 반응 특성 234-2-2. 기능기 처리 방법에 따른 탄소나노튜브의 금속치환 반응 특성 284-2-3. 볼밀링 처리가 탄소나노튜브 표면 Cu 입자 석출에 미치는 영향 324-2-4. 볼밀링 및 기능화 처리가 탄소나노튜브 표면 Cu 입자 석출에 미치는 영향 354-2-5. pH 농도에 따른 Cu 입자 석출 특성 394-2-6. pH농도, 기능화, 볼밀링 혼합공정이 Cu 입자 석출에 미치는 영향 47제 5장. 결론 54Reference 55
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